Napredak u tehnologiji baterija za morske sisteme skladištenja energije

Predgovor

Kako se svijet pomjera ka ekološkijim energetskim rješenjima, litijumske baterije su zadobile sve veću pažnju. Dok su električna vozila u centru pažnje više od jedne decenije, potencijal sistema za skladištenje električne energije u pomorskim okruženjima je zanemaren. Međutim, došlo je do porasta istraživanja usredotočenih na optimizaciju korištenja litijskih baterija za pohranu i protokola punjenja za različite primjene na plovilima. Litijum-ion fosfatne baterije dubokog ciklusa su u ovom slučaju posebno atraktivne zbog svoje visoke gustoće energije, dobre hemijske stabilnosti i produženog životnog ciklusa pod strogim zahtevima brodskih pogonskih sistema

Kako ugradnja litijumskih baterija za skladištenje dobija na zamahu, tako se povećava i primjena propisa koji osiguravaju sigurnost. ISO/TS 23625 je jedan takav propis koji se fokusira na izbor baterija, instalaciju i sigurnost. Ključno je napomenuti da je sigurnost najvažnija kada je u pitanju upotreba litijumskih baterija, posebno u pogledu opasnosti od požara.

Morski sistemi za skladištenje energije

Morski sustavi za pohranu energije postaju sve popularnije rješenje u pomorskoj industriji kako se svijet kreće prema održivijoj i ekološki prihvatljivijoj budućnosti. Kao što ime govori, ovi sistemi su dizajnirani za skladištenje energije u pomorskom okruženju i mogu se koristiti u različite svrhe, od pokretanja brodova i čamaca do obezbjeđivanja rezervnog napajanja u slučaju nužde.

Najčešći tip morskog sistema za skladištenje energije je litijum-jonska baterija, zbog svoje velike gustine energije, pouzdanosti i sigurnosti. Litijum-jonske baterije se također mogu prilagoditi specifičnim zahtjevima za snagom različitih pomorskih aplikacija.

Jedna od ključnih prednosti morskih sistema za skladištenje energije je njihova sposobnost da zamene dizel generatore. Koristeći litijum-jonske baterije, ovi sistemi mogu ponuditi pouzdan i održiv izvor napajanja za različite primene. To uključuje pomoćnu energiju, rasvjetu i druge električne potrebe na brodu ili plovilu. Pored ovih aplikacija, morski sistemi za skladištenje energije mogu se koristiti i za napajanje električnih pogonskih sistema, što ih čini održivom alternativom konvencionalnim dizel motorima. Posebno su prikladni za manja plovila koja rade na relativno ograničenom području.

Sve u svemu, morski sustavi za skladištenje energije ključna su komponenta tranzicije ka održivijoj i ekološki prihvatljivijoj budućnosti u pomorskoj industriji.

Prednosti litijumskih baterija

Jedna od najočitijih prednosti korištenja litijumskih baterija za skladištenje u odnosu na dizel generator je nedostatak toksičnih i stakleničkih plinova. Ako se baterije pune korištenjem čistih izvora kao što su solarni paneli ili vjetroturbine, to bi moglo predstavljati 100% čistu energiju. Oni su također jeftiniji u smislu održavanja s manje komponenti. Oni proizvode mnogo manje buke, što ih čini idealnim za pristajanje u blizini stambenih ili naseljenih područja.

Skladištenje Litijumske baterije nisu jedina vrsta baterija koja se može koristiti. Zapravo, sistemi brodskih baterija mogu se podijeliti na primarne baterije (koje se ne mogu puniti) i sekundarne baterije (koje se mogu puniti neprekidno). Ovo drugo je ekonomski isplativije u dugoročnoj primjeni, čak i kada se uzme u obzir degradacija kapaciteta. U početku su korištene olovne baterije, a litijumske baterije za skladištenje se smatraju novim baterijama. Međutim, istraživanja su pokazala da pružaju veću gustoću energije i produženi vijek trajanja, što znači da su prikladniji za dugotrajne primjene i zahtjeve za velikim opterećenjem i velikom brzinom.

Bez obzira na ove prednosti, istraživači nisu pokazali znakove samozadovoljstva. Tokom godina, brojni dizajni i studije fokusirali su se na poboljšanje performansi litijumskih baterija za skladištenje kako bi se poboljšala njihova upotreba u moru. Ovo uključuje nove kemijske mješavine za elektrode i modificirane elektrolite kako bi se zaštitili od požara i toplinskih bježanja.

Izbor litijumske baterije

Postoji više karakteristika koje treba uzeti u obzir pri odabiru skladišnih litijumskih baterija za sistem litijumskih baterija za skladištenje u moru. Kapacitet je kritična specifikacija koju treba uzeti u obzir pri odabiru baterije za skladištenje energije u moru. Određuje koliko energije može pohraniti, a zatim i količinu posla koji se može proizvesti prije ponovnog punjenja. Ovo je osnovni parametar dizajna u pogonskim aplikacijama gdje kapacitet diktira kilometražu ili udaljenost koju brod može prijeći. U pomorskom kontekstu, gdje je prostor često ograničen, važno je pronaći bateriju visoke gustoće energije. Baterije veće gustoće energije su kompaktnije i lakše, što je posebno važno na brodovima gdje su prostor i težina na prvom mjestu.

Ocjene napona i struje također su važne specifikacije koje treba uzeti u obzir pri odabiru litijumskih baterija za skladištenje za brodske sisteme za skladištenje energije. Ove specifikacije određuju koliko brzo se baterija može puniti i prazniti, što je važno za aplikacije gdje zahtjevi za energijom mogu brzo varirati.

Važno je odabrati bateriju koja je posebno dizajnirana za upotrebu u moru. Morsko okruženje je surovo, sa izloženošću slanoj vodi, vlazi i ekstremnim temperaturama. Litijumske baterije za skladištenje koje su dizajnirane za upotrebu u moru obično imaju vodonepropusnost i otpornost na koroziju, kao i druge karakteristike kao što su otpornost na vibracije i udarce kako bi se osigurale pouzdane performanse u izazovnim uslovima.

Sigurnost od požara je također ključna. U pomorskim aplikacijama postoji ograničena količina prostora za skladištenje baterija i svako širenje požara može dovesti do ispuštanja toksičnih isparenja i skupih šteta. Mogu se poduzeti instalacijske mjere za ograničavanje širenja. RoyPow, kineska kompanija za proizvodnju litijum-jonskih baterija, jedan je primjer gdje su ugrađeni mikro aparati za gašenje požara smješteni u okvir baterije. Ovi aparati za gašenje se aktiviraju ili električnim signalom ili spaljivanjem termalne linije. Ovo će aktivirati generator aerosola koji hemijski razgrađuje rashladnu tečnost putem redoks reakcije i širi je kako bi brzo ugasio vatru prije nego što se proširi. Ova metoda je idealna za brze intervencije, dobro prikladna za aplikacije u uskom prostoru kao što su litijumske baterije za skladištenje u moru.

Sigurnost i zahtjevi

Upotreba litijumskih baterija za skladištenje za pomorsku primjenu je u porastu, ali sigurnost mora biti glavni prioritet kako bi se osigurao pravilan dizajn i instalacija. Litijumske baterije su podložne termičkom bijegu i opasnosti od požara ako se njima ne rukuje pravilno, posebno u teškom morskom okruženju s izloženošću slanoj vodi i visokom vlažnošću. Kako bi se odgovorilo na ove probleme, uspostavljeni su ISO standardi i propisi. Jedan od ovih standarda je ISO/TS 23625, koji daje smjernice za odabir i ugradnju litijumskih baterija u pomorskoj primjeni. Ovaj standard utvrđuje zahtjeve za dizajn, instalaciju, održavanje i nadzor baterije kako bi se osigurala trajnost i siguran rad baterije. Dodatno, ISO 19848-1 pruža smjernice za testiranje i performanse baterija, uključujući litijumske baterije za skladištenje, u pomorskim aplikacijama.

ISO 26262 također igra značajnu ulogu u funkcionalnoj sigurnosti električnih i elektronskih sistema unutar brodskih plovila, kao i drugih vozila. Ovaj standard nalaže da sistem upravljanja baterijom (BMS) mora biti dizajniran tako da pruža vizuelna ili zvučna upozorenja operateru kada je baterija niska, između ostalih sigurnosnih zahtjeva. Dok je pridržavanje ISO standarda dobrovoljno, usklađenost sa ovim smjernicama promovira sigurnost, efikasnost i dugovječnost baterijskih sistema.

Rezime

Litijumske baterije za skladištenje brzo se pojavljuju kao poželjno rešenje za skladištenje energije za pomorske aplikacije zbog svoje velike gustine energije i produženog životnog veka u zahtevnim uslovima. Ove baterije su svestrane i mogu se koristiti u nizu pomorskih primjena, od napajanja električnih čamaca do osiguravanja rezervnog napajanja za navigacijske sisteme. Nadalje, kontinuirani razvoj novih baterijskih sistema proširuje raspon mogućih primjena kako bi uključio istraživanje dubokog mora i drugim izazovnim okruženjima. Očekuje se da će usvajanje skladišnih litijumskih baterija u pomorskoj industriji smanjiti emisije stakleničkih plinova i revolucionirati logistiku i transport.